Amphotere Analyten: Aminosäuren, Benzodiazepine, Sartane
Wie man an Aminosäuren, Benzodiazepinen, Valsartan und Benazepril abliest, welche Gruppe Perchlorsäure und welche TBAH erfasst.
Das Wichtigste in Kürze
- Amphotere Analyten tragen saure und basische Gruppen und lassen sich nichtwässrig je nach Maßlösung als Base oder als Säure titrieren.
- α-Aminosäuren sind wasserfrei mit Perchlorsäure als Base und mit TBAH als Säure titrierbar.
- Arginin, Lysin und Histidin verbrauchen zwei Äquivalente Perchlorsäure, Tryptophan nur eines, weil der Indol-N nicht basisch ist.
- Medazepam ist eine reine Base ohne acides Proton und nur mit Perchlorsäure titrierbar.
- Nitrazepam ist über Imin-N4 als schwache Base mit Perchlorsäure und über das Lactam-NH mit TBAH titrierbar.
- Bei Valsartan erfasst TBAH Carboxygruppe und Tetrazol-NH, Benazepril wird über COOH mit TBAH und über das sekundäre Amin mit Perchlorsäure titriert.
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Worum es geht
Viele Arzneistoffe tragen saure und basische Gruppen zugleich. In der nichtwässrigen Titration erfasst dann jede Maßlösung eine andere Gruppe. Wer die Strukturformel liest, weiß, ob Perchlorsäure oder TBAH passt und wie viele Äquivalente verbraucht werden.
Aminosäuren
α-Aminosäuren liegen als Zwitterion vor. In Wasser sind beide Gruppen zu schwach für einen scharfen Endpunkt, deshalb titriert man wasserfrei. In wasserfreier Essigsäure nimmt die Aminosäure mit Perchlorsäure ein Proton auf und reagiert als Base. Mit Tetrabutylammoniumhydroxid (TBAH) gibt sie ein Proton ab und reagiert als Säure. Die Grundlagen stehen bei der Perchlorsäuretitration und der TBAH-Titration.
\[\ce{H3N+-CH2-COO- + HClO4 -> H3N+-CH2-COOH + ClO4-}\]
Für den Perchlorsäureverbrauch zählst du die basischen Zentren. Jede Aminosäure hat die α-Aminogruppe. Arginin trägt zusätzlich eine Guanidinogruppe, Lysin eine ε-Aminogruppe, Histidin einen Imidazolring. Diese drei verbrauchen deshalb zwei Äquivalente Perchlorsäure. Tryptophan verbraucht nur eines, denn das Elektronenpaar des Indol-N gehört zum aromatischen System.
Cystein wird ebenfalls über seine Aminogruppe mit Perchlorsäure titriert, die Thiolgruppe ist nicht basisch. Auch die γ-Aminosäure Baclofen lässt sich wasserfrei mit Perchlorsäure bestimmen.
Benzodiazepine
Benzodiazepine sehen ähnlich aus. Ob sie neben der basischen auch eine acide Gruppe tragen, entscheidet die Position 2. Steht dort eine Carbonylgruppe, bildet sie mit N1-H ein Lactam, dessen NH acide ist.
An C2 nur \(\ce{CH2}\), N1 trägt eine Methylgruppe. Zwei basische Stickstoffatome (N1, Imin-N4), kein acides Proton. Reine Base: mit Perchlorsäure titrierbar, mit TBAH nicht.
Lactam an N1/C2, Nitrogruppe an C7 verstärkt den Elektronenzug. Imin-N4 schwach basisch, Lactam-NH acide. Mit Perchlorsäure als schwache Base und mit TBAH als NH-Säure titrierbar.
Auch hydrolysierbare Bindungen liest man ab. Die Azomethinbindung N4=C5 spaltet sich in saurer Lösung, bei Nitrazepam zusätzlich das Lactam. Aus Nitrazepam entsteht so ein Aminobenzophenon mit primärer aromatischer Aminogruppe, das sich diazotieren lässt. Medazepam liefert dagegen ein N-Methylamin.
Wird im Examen gerne gefragt: Medazepam ist nur mit Perchlorsäure titrierbar, Nitrazepam zusätzlich mit TBAH. Achte an der Struktur auf das Lactam-NH an N1/C2, denn nur es macht ein Benzodiazepin acide.
Valsartan und Benazepril
Valsartan trägt zwei acide Gruppen: die Carboxygruppe und das NH des Tetrazolrings. Der Tetrazolring ist etwa so sauer wie eine Carbonsäure. TBAH erfasst deshalb beide. Die tertiäre Amidgruppe hat kein Proton am Stickstoff und bleibt unbeteiligt. Auch die \(\ce{CH2}\)-Gruppe neben dem Acyl-Carbonyl und die Methylgruppen des Isopropylrests reagieren nicht, denn sie sind viel zu schwach CH-acide.
Benazepril ist ein echter Ampholyt. Seine Carbonsäure wird als Säure mit TBAH titriert, sein sekundäres Amin als Base mit Perchlorsäure. Ethylester und Lactam im Ring bleiben bei beiden Titrationen stumm. Für andere Methoden bietet die Struktur zwei aromatische Ringe als Chromophor und zwei Stereozentren.
Saure Gruppe mit TBAH, basische Gruppe mit Perchlorsäure. Amide ohne NH, Ester und gewöhnliche CH-Gruppen erfasst keine der beiden Maßlösungen.
Quiz
Aussage 1
Bei der Titration von Valsartan mit TBAH wird neben der Carboxygruppe die tertiäre Amidgruppe erfasst.
Die tertiäre Amidgruppe hat kein NH und ist nicht acide. TBAH erfasst neben der Carboxygruppe das NH des Tetrazolrings.
Aussage 2
Medazepam lässt sich wasserfrei mit TBAH titrieren, weil es ein NH-acides Lactam besitzt.
Medazepam hat an C2 nur eine CH2-Gruppe und an N1 eine Methylgruppe, also kein acides Proton. Es wird nur als Base mit Perchlorsäure titriert.
Aussage 3
Nitrazepam kann wasserfrei sowohl mit Perchlorsäure als auch mit Tetrabutylammoniumhydroxid bestimmt werden.
Der Imin-N4 reagiert als schwache Base mit Perchlorsäure, das Lactam-NH als NH-Säure mit TBAH.
Aussage 4
Lysin verbraucht bei der Titration in wasserfreier Essigsäure zwei Äquivalente Perchlorsäure.
Neben der α-Aminogruppe trägt Lysin eine basische ε-Aminogruppe, beide werden protoniert.
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